[論文レビュー] Binarity of Central Stars of Planetary Nebulae

Howard E. Bond|arXiv (Cornell University)|Sep 30, 1999

Stellar, planetary, and galactic studies被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、二重星が惑星状星雲（PNe）の形態を規定する上で極めて重要な役割を果たしている証拠を提示している。16個のPNeで、短周期の二重星（公転周期2.7時間〜16日）を有する中心星が確認されており、主に光度変動による検出がなされている。著者らは、二重星の相互作用が軸対称的形状、周期的弧、ジェット、点対称性の特徴を生じさせると主張しており、中心星の約10％が二重星であると推定し、より長い周期のシステムを特定するための径速度調査が必要であると提言している。

ABSTRACT

I list the 16 planetary nebulae (PNe) known to contain close-binary nuclei, and show that the nebulae generally have axisymmetric structures, including elliptical, bipolar, or ring morphologies. The orbital periods range from 2.7 hr to 16 days, and close binaries constitute ~10% of all central stars. Since the known binaries were found mainly from photometric variability, which depends on heating effects at very small stellar separations, radial-velocity surveys will be necessary to find the large predicted population of binary nuclei with periods of about 10-100 days. Other PN phenomena that may arise from binary-star interactions include jets and point-symmetry, the periodically spaced arcs revealed by HST in the faint halos around several PNe and proto-PNe, and the existence of PNe in globular clusters. There is thus considerable circumstantial evidence that binary-star processes play a major role in the formation and shaping of many or even most PNe.

研究の動機と目的

• 惑星状星雲（PNe）の形態を規定する二重星システムの役割を調査すること。
• 光度変動データを用いて、PNeにおける近接二重星中心星を同定・カタログ化すること。
• 二重星中心星の出現頻度と星雲構造形成への影響を評価すること。
• より長い周期の二重星システムを検出するための径速度調査の必要性を主張すること。
• 二重星相互作用とジェット、弧、点対称性といった複雑な星雲特徴との関連を探索すること。

提案手法

• 光度変動データに基づき、16個の既知の惑星状星雲に近接二重星中心星が存在することをまとめた。
• 二重星システムと関連する星雲形態（楕円形、二重極、輪状）の分析。
• 公転周期分布（2.7時間〜16日）を用いて、検出バイアスと完全性を推定した。
• 二重星に起因する形態形成メカニズムの理論モデルと観測された形態的特徴を比較した。
• 予想される豊度に基づき、10〜100日周期の未検出の二重星集団の存在を推論した。
• ハッブル宇宙望遠鏡（HST）画像を用いて、ほのかなハローにおける周期的弧や点対称性の特徴を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 惑星状星雲の中心星のうち、どれくらいの割合が近接二重星系に属しているか？
• RQ2 二重星の相互作用は、軸対称的および非軸対称的星雲形態の形成にどのように寄与するか？
• RQ3 PNeにおける二重星中心星を検出するのに最も効果的な観測手法は何か？
• RQ4 まだ検出されていない、より長い周期の二重星中心星の期待される集団はどの程度か？
• RQ5 星雲ハローにおける周期的弧や点対称性の特徴は、二重星の力学とどのように関連しているか？

主な発見

• 16個の惑星状星雲で、公転周期が2.7時間から16日までの近接二重星中心星が確認された。
• 観測された星雲は、二重星に起因する形態形成と整合する軸対称的構造（楕円形、二重極、輪状）を示している。
• 光度変動が主な検出手法であったが、これは極めて短周期のシステムに偏っている。
• 10〜100日周期の二重星中心星の多数が検出されていないことから、径速度調査による検出が不可欠である。
• HST画像における星雲ハローの周期的弧や点対称性の特徴は、二重星相互作用の痕跡と解釈されている。
• 球状星団内に存在するPNeは、二重星システムが星雲形成に寄与していることをさらに裏付けている。